溢洪道水力计算(报告部分)

溢洪道水力计算范文溢洪道是一种用于调节水库库容的重要设施，它能够确保水库在降雨较大时不会溢出，从而保护下游地区的安全。

溢洪道的水力计算是设计溢洪道的关键步骤之一，本文将详细介绍溢洪道水力计算的相关内容。

1.溢流量计算溢流量是指在水库库容达到最大限度时，通过溢洪道流出的水量。

计算溢流量的常用方法有经验公式法和理论计算法。

经验公式法是根据历史洪水资料和相关实测数据推导出的经验公式进行计算，适用于缺乏资料和经验的情况。

理论计算法则是利用流体力学原理进行计算，适用于条件较好且有丰富资料的情况。

2.溢流速度计算溢流速度是指水流通过溢洪道时的速度。

溢流速度的计算方法一般有两种：一是根据流量和槽底坡度计算，二是根据经验公式计算。

根据流量和槽底坡度计算需要确定槽底的摩擦系数和槽底的水流速度，然后应用流量公式进行计算。

根据经验公式计算则是根据经验公式直接计算溢流速度，相对简单但准确度较低。

3.堰顶宽度计算溢洪道的堰顶宽度是指溢洪道基底宽度和坡道宽度之和。

堰顶宽度的计算需要考虑上游河床的状况、上游输沙能力以及溢洪道的结构形式。

一般来说，堰顶宽度应满足以下几个方面的要求：满足流量要求、确保安全稳定、控制水流速度、减小溢洪道的地质灾害。

4.溢洪坝高度计算溢洪坝高度是指溢洪道堰顶相对于坝基的高度差。

溢洪坝高度的计算需要考虑上游河道流量、下游地势和地质条件。

一般来说，溢洪坝高度应满足以下几个方面的要求：确保下游地区不受洪水侵袭、防止溢洪坝溢流过高、满足溢洪道设计要求、减小溢洪坝的地质灾害。

总结起来，溢洪道水力计算是保证水库安全运行的重要环节。

通过合理的溢洪道水力计算，可以确保溢洪道的流量、速度、堰顶宽度和溢洪坝高度满足设计要求，从而保证溢洪道在大洪水冲刷下的安全性和稳定性。

为此，设计人员应根据具体情况选择适当的计算方法，并结合实际情况进行合理的参数取值，以提高计算结果的准确性和可靠性。

溢洪道水面线水力计算溢洪道水面线水力计算是指在溢洪道工程设计中，对溢洪道水面的高程进行计算和确定的过程。

溢洪道水面线水力计算是设计溢洪道工程的基础任务之一，主要用于确定溢洪道的有效堤顶高度，以及判断溢洪流量和洪水对下游防洪安全的影响。

在进行溢洪道水面线的水力计算时，需要考虑以下几个方面的因素：1.水位变化规律：根据设计要求和地区实际情况，确定溢洪道水位变化规律，包括出口水位、最高水位和最低水位等。

这些水位变化规律是溢洪道水面线水力计算的基础，也是设计溢洪道参数的依据。

2.流量计算：通过水动力原理和流量公式，计算溢洪道的设计洪水流量。

洪水流量的计算需要考虑下游水位、流域面积、产流特征等因素。

常用的流量计算方法有三角洪水法、单峰洪水法和双峰洪水法等。

3.溢洪道断面选择：根据溢洪道的设计洪水流量和设计水位，在保持流量稳定的情况下选择合适的溢洪道断面，以满足设计要求。

根据溢洪道断面，可以计算出溢洪道的有效堤顶高度和水面线的高程。

4.水力计算：通过溢洪道的水力计算，确定溢洪道水面线的高程。

水力计算的主要内容包括流速计算、水深计算和堤顶高度计算。

其中，流速计算可以采用曼宁公式、剪应力公式等；水深计算一般根据不同的水位和槽坡来确定；堤顶高度计算需要考虑洪水流量、流速和水深等因素。

5.水面线确定：根据水力计算的结果，确定溢洪道水面线的高程。

水面线的高程应满足下游防洪安全的要求，并考虑水力平衡和溢洪道结构的要求。

水面线的确定一般采用一维水流模型计算，根据不同的水位和流量，得出水面线的高程曲线。

在进行溢洪道水面线水力计算时，需要使用一些计算软件和工具，如水力计算软件、一维水流模型等。

这些工具可以提供准确的计算结果，帮助工程师进行溢洪道水面线的设计和确定。

同时，还需要结合实际工程情况，考虑工程经济性、可行性和社会效益等因素，进行溢洪道水面线水力计算的优化设计。

底流水跃消能DL/T5166-2002一、判断水力衔接收缩断面水深h1（m）0.078收缩断面平均流速v1（m/s）8.709下游水深ht（m）0.540收缩断面弗劳德数Fr19.987临界跃后水深h2（m） 1.057水跃淹没系数σ'0.511水跃形式远离水跃二、等宽矩形断面水平光面护坦跃后水深h2（m） 1.0571、水跃长度L=（5.9~6.15）h2 6.3402、水跃长度L=9.4*（Fr1-1)*h1三、等宽矩形断面下挖式消力池泄流量Q（m3/s） 2.7水跃淹没度σ，1.05~1.10 1.08消力池宽度b（m） 4.5消力池出口的流速系数ψ0.95消力池出口水面落差△Z（m）0.056池深S（m）0.546池长Lk（m） 5.072下挖式消力池水跃示意图SL253-2000四、渐扩式矩形断面水平护坦消力池跃前断面宽度b1（m）20跃后断面宽度b2（m）25水跃共轭水深h20.945海漫长度计算泄流量Q（m3/s） 2.7消力池出口宽度b（m） 4.5溢洪道上游水位（m）38.99溢洪道下游水位（m）29.4Ks：根据土质定8消力池出口单宽流量q'（m3/s）0.6溢洪道上下游水位差△H'（m）9.59海漫长度Lp（m）10.905挑流消能挑流水舌外缘挑距L 4.212885挑角θ300.5236挑流鼻坎末端法向水深h11挑流鼻坎顶至下游河床高程差h22鼻坎坎顶水面流速v1 4.68057平均流速v的计算方法适用于S<18q2/3鼻坎末端断面平均流速v 4.255063鼻坎末端断面水面以上的水Z02流速系数φ0.679269泄槽沿程水头损失h f0.077188泄槽各局部水头损失之和h j1泄槽流程长度S10泄槽单宽流量q3冲刷坑最大水垫层深度T 2.694439鼻坎末端断面单宽流量q3上下游水位差Z4综合冲刷系数k 1.1力池水跃示意图。

上游总水头E 0：流量底宽流速系数上游总水头收缩断面水深断面流速Q b φE 0h c v4.9 1.50.90310.92222860.2513.066667基本公式：跃前水深跃前流速弗劳德数跃后水深消力池长h 1v 1Fr 1h 2L(5.5<Fr1<9)0.2513.0666678.3437312 2.8276016117.78545113基本公式：跃前底宽跃后底宽跃前水深跃前流速弗劳德数跃后水深消力池长b 1b 2h 1v 1F r1h 2L k560.2513.06666678.343731196 2.581235314.228361基本公式：水跃淹没度流速系数流量消力池宽度收缩断面水深下游水深跃后水深σφQ bh 1h t h 21.050.95 4.91.50.25 1.22.82760162、等宽距断面消力池的水利计算3、溅扩式矩形断面消力池计算4、等宽矩形下挖式消力池计算底流水跃消能水力计算1、计算收缩断面水深：流速系数φ取值见表或者根据经验公式计算E 为以下游河床面为基准面的上游总水头22202c c h g q h E φ+=()18122112-+=Fr h h 111/gh v Fr =()2121121812b b Fr h h -+=Zh h d t ∆--=2σ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=∆2222222112h h gb Q Z t σϕLL k 8.0=LL k 8.0=出口水面跌落池深池长△Z dL k 0.356803792 1.412177914.228361LL k 8.0。

项 目单位数值计算公式备注g——重力加速度m/s²9.81 Array水库正常蓄水位m62.5校核洪水位m63.58Q——最大洪水流量m³/s39L0——侧堰溢流前缘长度m25堰顶高程m62.5H——堰上水头m 1.08溢流堰采用宽顶堰形式m——流量系数/0.32（一）、侧槽长度计算L——侧槽长度m24.51L=Q/[m（2*g）^0.5*H^1.5]取侧槽L m24.50槽端长度m0.50（二）、拟定侧槽尺寸b0——起始断面底宽m2b L——末端断面底宽m4n1——溢流堰侧的坡比/0.5n2——靠岸侧的坡比/0.5i——底坡坡比/0.001（三）、选定侧槽末端水深h k及控制段尺寸1、控制断面临界水深及相应流速计算h k——控制断面临界水深m 2.13h k=[aQ^2/(g*b L^2)]^(1/3)侧槽段及控制段近似按矩形断面计算V k——控制断面临界水深的相应流速m/s 4.57V k=Q/（b L*h k）侧槽末端底宽b L同控制段2、侧槽末端水深及相应流速计算b L/b0/2b L/b0=5时，b L/b0=1.5；η——h L/h k的系数/ 1.28b L/b0=1时，b L/b0=1.2；其余内插计算h L——侧槽末端水深m 2.72h L=η*h kV L——侧槽末端的相应流速m/s 3.59V L=Q/（b L*h L）3、控制段末端坎高ζ——局部水头损失系数/0.2d——控制段末端坎高m0.09d=(h-h k)-(1+ζ)[(V k2-V L2)/(2*g)]L4、计算侧槽各断面水深q——溢流堰单宽流量m³/s 1.56h i-1=h i +Δy-i ΔX V i-1=Q i-1/（b i-1*h i-1）糙率n 0.0140.0140.0140.0140.014水面宽B4.00 3.49 3.00 2.50 2.00过水断面面积（m²）10.8711.5610.949.717.99湿周Х（m）9.4410.1110.3010.279.99水力半径R（m） 1.15 1.14 1.060.950.80临界坡度i k0.00432680.00532270.0064775460.0080576560.01035临界水深h k2.1319651.92942031.6457955871.2008786630.249356试算法计算各断面间的水位差及各断面水深（忽略水流阻力影响）项目单位数值Q i ——i断面流量m³/s 39.00Q i-1——i-1断面流量m³/s 29.33b i ——i断面底宽m 4.00b i-1——i-1断面底宽m 3.49h i ——i断面水深m 2.72h i =h i+1h i-1——i-1断面水深m3.09ΔX——断面间的距离m 6.2Δy——断面间的水位差m 0.378试算值V i ——i断面流速m 3.59V i =V i+1V i-1——i-1断面流速m 2.72Δy——断面间的水位差m0.566281()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-++⨯=∆------111111i i i i i i ii ii i Q Q Q V V V Q Q V V g Q y。

一、实训目的通过本次溢流坝水力计算实训，使学生掌握溢流坝水力计算的基本原理和方法，提高学生解决实际工程问题的能力，培养学生的团队合作精神和严谨的科学态度。

二、实训背景溢流坝是一种常见的水利枢纽建筑物，主要用于控制洪水、调节流量、发电、灌溉等。

溢流坝水力计算是水利工程设计中的重要环节，关系到工程的安全和经济效益。

本次实训以某溢流坝工程为例，进行水力计算。

三、实训内容1. 溢流坝基本参数（1）坝高：H = 30m（2）坝顶宽度：B = 10m（3）坝底宽度：B' = 50m（4）坝上游水位：Z = 100m（5）坝下游水位：Z' = 70m2. 溢流坝水力计算（1）计算流量根据溢流坝的水头损失公式，计算流量：Q = CQ^(2/3) H^(3/2)其中，CQ为流量系数，取0.62；H为水头损失。

（2）计算溢流坝上游水位根据流量和溢流坝的流量公式，计算溢流坝上游水位：Q = A (Z - Z') V其中，A为溢流坝过流面积；V为溢流坝过流流速。

根据上式，可得：A = Q / [(Z - Z') V]将已知数据代入上式，计算得到：A = 0.62 100^(3/2) / (100 - 70) V（3）计算溢流坝过流流速根据水力学原理，溢流坝过流流速V与水头损失H的关系为：V = √(2gH)其中，g为重力加速度，取9.81m/s^2。

将已知数据代入上式，计算得到：V = √(2 9.81 30) ≈ 11.84m/s（4）计算溢流坝过流面积将已知数据代入A的计算公式，计算得到：A = 0.62 100^(3/2) / (100 - 70) 11.84 ≈ 72.68m^2（5）计算溢流坝下游水位根据流量和溢流坝的流量公式，计算溢流坝下游水位：Q = A (Z - Z') V将已知数据代入上式，计算得到：Z' = Z - (Q / (A V))Z' = 100 - (0.62 100^(3/2) / (100 - 70) 11.84) / (72.68 11.84) ≈ 76.82m四、实训结果分析1. 计算得到的溢流坝上游水位为100m，与设计值一致。